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Quel télescope acheter et pour quel usage ?

Un Obsession de 630 mm.

Que peut-on observer avec un télescope ? (II)

Les planètes

Après la Lune et le Soleil, l'observation des planètes vous retiendra quelques heures certainement. Par leur éclat et leur couleur, vous apprendrez vite à localiser Mercure, Vénus, Mars, Jupiter et Saturne. Avec une bonne carte céleste et un télescope vous découvrirez Uranus, Neptune et Pluton.

Comme la Lune ou le Soleil, les planètes supportent aisément les forts grossissements quand les conditions le permettent. Vous pouvez avantageusement utiliser de grands rapports focaux (f/D=20 à f/D=60 en utilisant des lentilles de Barlow et autre Powermate x3 à x5) avec des oculaires très lumineux de courte focale ainsi que des filtres colorés pour renforcer les détails.

Photographiquement, avec les technologies CCD et les APN actuels vous pouvez travailler à de plus courts rapports focaux (f/D=15 à 30) mais dans ces conditions vous avez tout intérêt à combiner plusieurs (milliers) d'images pour accentuer le signal et diminuer le bruit électronique.

Passons à présent en revue chacune des planètes et l'aspect qu'elles présentent dans un télescope amateur.

Mercure comme Vénus présentent des phases tout comme la Lune. Bien que leur globe soit de petite dimension et quasi uniforme, l’évolution de leur croissant au fil des jours est une observation passionnante à réaliser qui constitue parfois une véritable prouesse car ces deux planètes ne s’écartent pas à plus de quelques dizaines de degrés seulement du Soleil.

Vénus est la plus facile à observer car son globe passe graduellement de 10" à plus de 1'06" au moment de la conjonction inférieure où il prend la forme d'un croissant extrêmement mince à peine 1 % illuminé (cf. l'article sur Galilée). Un instrument de 60 à 100 mm d'ouverture suffit à suivre son évolution.

Entre l'élongation Ouest du soir, la conjonction et l'élongation Est du matin vous pouvez suivre l'évolution de son croissant durant plus de 4 mois si vous bénéficiez d'un accès aux horizons Ouest et Est et d'un ciel dégagé. Après la quadrature matinale, soit deux mois après la conjonction inférieure, son globe passe sous 20", il s'arrondit et devient moins brillant. Il faut alors des instruments d'au moins 100 mm d'ouverture pour l'observer dans de bonnes conditions. Rappelons enfin que compte tenu des mouvements de la Terre et de Vénus, la même phase ne se produit qu'une fois tous les 584 jours.

Logiciels à télécharger : Mars Previewer II (Sky and Telescope)

Solar System Imaging Simulator v1.2 - Celestia - Stellarium

A gauche, le croissant de Mercure. C'est un document exceptionnel que nous devons à Roland Christen de la société Astro-Physics. Il a été obtenu au moyen d'un télescope Astro-Physics Maksutov-Cassegrain de 250 mm f/29.2 équipé d'une caméra CCD Starlight Xpress HX-516. Compositage de 6 images enregistrées en mode binning 2x2. Le croissant mesure 6.8x2.6". Au centre, le croissant de Vénus photographié par Ulrich Beinert le 24 février 2001 avec une Quickam VC installée sur un télescope Meade ETX 90 f/13 équipé d'un filtre rouge W25A. A cette époque le croissant de Vénus mesure 40", il est donc six fois plus grand que celui de Mercure et va encore grandir en s'amincissant. A droite Mars photographiée le 28 juillet 2003 par Bill Patterson avec un S-C Celestron C8 de 200 mm f/20 équipé d'une caméra CCD SBIG ST-10. A cette occasion Mars présentait un diamètre de 21.7" et affichait une imposante calotte polaire Sud.

Mars est une planète qu’il faut apprendre à dompter car vu sa petite dimension (6787 km) il est impératif de l’observer lors des oppositions favorables qui se produisent grosso-modo tous les 2 ans, entre juillet et septembre. A ces époques le globe devient presque 3 fois plus grand passant de 9 à 20 ou 25". Profitez de ces occasions pour l'observer car vous pouvez distinguer l’une des deux calottes polaires, les vents de sable et certaines figures typiques de sa surface telle que Syrtis Major pour ne citer que la formation la plus connue.

Bien que les deux satellites de Mars, Phobos (Mv 11.3) et Deimos (Mv 12.4) sont en théorie accessibles aux instruments d'au moins 150 mm d'ouverture, ils sont pratiquement impossible à observer. En effet, en orbite très près de la planète, ils ne s'éloignent pas à plus de 2 ou 3 diamètres de Mars soit de quelques dizaines de secondes d'arc au maxium; ils sont donc plongés dans l'éclat de la planète et la différence de magnitude empêche des les observer. Même par voie photographique, il est très difficile de les enregistrer (cf. cet article en anglais reprenant une photo sous caution prises avec un 600 mm et ce message en français reprenant une photo prise au 245 mm après combinaison de 200 photos individuelles).

Jupiter est une planète très accessible. Avec ses 30 à 50" de diamètre selon les époques, c'est la planète la plus facile à observer. Déjà dans un petit instrument de 60 mm d'ouverture vous pouvez observer l’applatissement sensible de son disque et les bandes alternativement claires et sombres qui zèbrent son globe qui paraît suspendu dans le ciel.

A voir : Jupiter à travers un Celestron C5 de 127 mm f/10

Logiciel à télécharger :  Jupiter 2.0, par S.Rondi - WinJUPOS, par G.Hahn

A gauche, une photographie de Jupiter et ses satellites réalisée par Thierry Lambert le 16 octobre 1999 avec un télescope Meade ETX 90 de 90 mm f/13 équipé d'une webcam Logitech Quickcam VC. Il s'agit du compositage de nombreuses images individuelles. Voici également une autre image prise avec un télescope Schmidt-Cassegrain Meade de 400 mm f/10. Ces résultats photographiques sont tout différent de l'image visuelle télescopique où Jupiter ressemble à un petit ballon suspendu dans l'espace, très brillant, blanchâtre, aplati aux pôles et zébré d'au moins deux bandes sombres. Les satellites ressemblent à des étoiles mais présentent une surface appréciable dans un télescope de 200 mm. A droite, la rotation de Jupiter réalisée par T.G. Matheson le 29-30 avril 2004 à partir de quatre images prises avec une lunette apochromatique Astro-Physics StartFire de 155 mm f/7.

A faible grossissement, vous pouvez suivre le ballet des quatre satellites galiléens, leurs occultations mutuelles et leurs transits devant Jupiter. Ces phénomènes peuvent vous tenir longtemps éveiller. Avec un télescope d'au moins 100 mm d'ouverture vous pouvez observer la structure et l’évolution des couches nuageuses qui sont sous l’emprise d’intenses courants jets et de turbulences. Avec un peu d’attention vous pouvez observer la grande tache rouge – plutôt grise dans un petit instrument - qui se déplace sensiblement d'heure en heure à travers le disque.

Un instrument de 200 mm de diamètre permettra d'observer plus de détails mais il faudra un télescope d'au moins 300 mm d'ouverture pour envisager l'étude systématique de l'atmosphère de Jupiter et collaborer éventuellement à des programmes de recherche tel celui de l'ALPO.

Comme Mars, Jupiter se prête très bien à l'usage de grands rapports focaux utilisés avec des oculaires très lumineux de courte focale équipés de filtres colorés bleu, jaune ou rouge afin d'accentuer les détails de son atmosphère.

Saturne reste sans conteste le joyau du système solaire. Malgré qu’elle soit moins brillante et présente un disque apparent au moins deux fois plus petit que celui de Jupiter (mais aussi large si on compte ses anneaux), la présence de son système d'anneaux la rend unique dans le système solaire et son observation émerveille toujours tous les observateurs, quel que soit leur âge ou leur expérience.

Aspect visuel des planètes dans des instruments de 100, 200 et 350 mm d'ouverture à grossissement moyen. Au moyen d'une lentille divergente (lentille de Barlow ou d'une Powermate de Tele Vue), il est possible de doubler (et quintupler pour la photographie) la taille de l'image et d'observer un peu plus de détails si les conditions météos le permettent. Les couleurs et les détails sont plus apparents dans un grand télescope ou par photographie. Document T.Lombry basé sur les éphémérides de la NASA.

Quel doit être le diamètre mimimum d'un instrument d'astronomie et les accessoires nécessaires pour observer les anneaux de Saturne ? En effet, ce n'est pas tant le grossissement qui importe que le diamètre de l'instrument et le rapport focal qui vont permettre d'atteindre un certain pouvoir séparateur et donc de discerner des détails.

Si on se replonge dans l'histoire de la découverte des anneaux de Saturne, à l'époque de Galilée vers 1610 et jusqu'en 1665, Galilée lui-même (mais jusqu'en 1616 seulement) ainsi que Pierre Gassendi (1633), Giovanni Riccioli (1640) et Honoré Fabri (1665) s'opposèrent à la théorie des anneaux de Christian Huygens, imaginant plutôt que ces excroissances étaient des lunes placées de part et d'autre de la planète. Aujourd'hui, cette idée peut paraître saugrenue mais replaçons-nous à l'époque. Les observateurs ne disposaient que de petites lunettes astronomiques galiléennes (le télescope ne sera inventé qu'en 1671 par Newton). En 1655 par exemple, Christian Huygens observa d'abord Saturne au moyen d'une lunette dont l'objectif constitué d'une seule lentille plan-convexe mesurait seulement 57 mm de diamètre pour 3367 mm de focale soit un rapport focal de f/59. Combinée à des oculaires de qualité médiocre, sa lunette devait offrir un champ très étroit et des images assez sombres. On reviendra sur le sujet à propos du rapport focal.

Même de nos jours, avec une petite lunette de 60 à 80 mm de diamètre, dans des conditions de travail ordinaire avec de la turbulence et donc médiocres, sans aucune connaissance en astronomie, on peut effectivement facilement confondre les anneaux de Saturne avec deux petits satellites comme on le voit sur les photos et les vidéos ci-dessous.

A voir : Saturne à travers une lunette de 60 mm, 80 mm et 80 mm avec webcam

Photographies de Saturne à travers différents instruments amateurs et moyens photographiques. L'aspect visuel est très différent de l'image photographique. Si l'oeil est sensible aux défauts optiques et à la turbulence, le cerveau les filtre et à tendance à les ignorer. En revanche, un APN ou une caméra CCD présente du bruit électronique et enregistre les moindres erreurs de mise au point ou de suivi. Pour augmenter le rapport signal/bruit, il faut combiner des centaines voire des milliers d'images vidéos ou prises en rafales car plus l'instrument est de petit diamètre plus il faut combiner d'images pour augmenter le signal.

Dans tous les cas, pour ne pas être déçu et voir Saturne autrement que sous l'aspect d'une minuscule balle déformée turbulente dans l'oculaire, il faut un instrument d'astronomie d'au moins 100 mm de diamètre éventuellement combiné à une lentille de Barlow (doubleur ou tripleur de focale) si le rapport focal est assez court (f/5) et ne permet pas d'obtenir un grossissement suffisant.

Pour une image optimale, l'instrument doit offrir un grossissement maximum équivalent à 1.5x le diamètre de l'objectif exprimé en cm (soit 150x pour un 100 mm de diamètre) et de 2.5x le diamètre de l'objectif exprimé en cm (soit 250x pour un 100 mm de diamètre) mais uniquement si les conditions sont optimales (par exemple en altitude par faible turbulence), ce qui est rarement le cas.

Si l'observation planétaire vous passionne, mieux vaut utiliser un instrument d'au moins 200 mm de diamètre afin d'obtenir une image relativement grande et une bonne résolution comme le montrent les images ci-jointes ainsi que les photos présentées dans la galerie des chefs-d'oeuvre.

A voir : Saturne dans un Celestron C14 de 356 mm, Damian Peach

Saturne et 6 satellites dont Titan à gauche (voici la version annotée) photographiés par Jamie Cooper le 26 janvier 2006 avec un Celestron Schmidt-Cassegrain C14 de 356 mm f/11 équipé d'une webcam. Il s'agit de l'empilement de plusieurs centaines de photos couleurs.

Les anneaux de Saturne sont un sujet difficile pour les petits instruments dont les composantes les plus sombres (anneaux intérieurs C et D), les anneaux les plus fins (anneaux extérieurs F et G) ainsi que la division de Cassini et la division de Encke requièrent une nuit bien sombre et calme et un télescope d'au moins 125 mm d'ouverture. Mais si ces détails peuvent apparaître furtivement visuellement entre deux turbulences, ce sera plus difficile de les faire ressortir sur les photographies car ils sont à la limite de la résolution des petits instruments.

Bien que Saturne brille relativement fort, elle reste un sujet difficile à photographier en haute résolution. Néanmoins, c'est par voie photographique et uniquement en exploitant la technique de l'empilement d'images (jusqu'à plusieurs milliers d'images) que vous pourrez faire ressortir les plus fins détails. L'obtention d'une belle photographie de Saturne en haute résolution reste un défi pour l'amateur, même si les logiciels actuels automatisent une grande partie du traitement.

Uranus et Neptune sont accessibles aux télescopes de 150 mm d’ouverture dans lesquels elles ressemblent à de grosses étoiles colorées, bleu-verdâtre présentant une surface appréciable mais toute petite (respectivement de 4" et 2.9"). Ces deux planètes géantes ne suscitent pas beaucoup d’intérêt si ce n’est la satisfaction personnelle d’avoir pu les photographier en haute résolution, quelques fois avec leur cortège de satellites.

Il faut un télescope d'au moins 200 mm d'ouverture pour observer Titania (Mv 13.73) ou Obéron (Mv 13.94). Ariel (Mv 14.6) et Umbriel (Mv 14.8) exigent un 250 mm et Miranda (Mv 16.3) un 450 mm.

A gauche, une image prise dans les années 1980 par Daniel Michaux alors qu'Uranus passait près de l'amas globulaire M15. On reconnaît également 3 des 5 satellites. Pose de 40 minutes sur film Ektachrome 400 au foyer d'un Celestron C8 f/6.3. Au centre, une photographie d'Uranus prise en infrarouge par le télescope VLT de 8.20 m de l'ESO le 19 novembre 2002. A droite, Neptune et son satellite Triton photographiés le 19 septembre 2015 par Damian Peach avec un Celestron C14 EdgeHD équipé d'une caméra CCD ASI224 et d'un filtre rouge RG610. Temps total d'intégration de 50 minutes.

Pour être complet, Pluton reste une planète peu attrayante car elle ressemble vraiment à une étoile. Pour avoir la satisfaction de l’avoir observée au moins une fois dans sa vie, vous devez soit utiliser une monture GoTo qui permettra de la localiser facilement soit vous munir d’une carte du ciel en haute résolution indiquant la trajectoire de Pluton au fil des mois afin de pouvoir localiser le petit point lumineux parmi les étoiles du fond du ciel. Si vous pouvez l'observer, cela équivaut à voir une balle de golf à près de 100 km.

Avec une magnitude de 14, vous devez utiliser un télescope d'au moins 200 mm de diamètre pour l'observer. En revanche, photographiquement vous pouvez l'enregistrer moyennant une longue pose avec un instrument de 80 à 120 mm d'ouverture comme en témoigne la séquence ci-dessous réalisée par Kazuyuki Tanaka.

Le déplacement de Pluton dans le Verseau photographié entre le 6 et le 7 juin 1999 Kazuyuki Tanaka avec un télescope de 125 mm f/3.8 équipé d'une caméra CCD Meade Pictor 416XT.

Vénus, Mars, Jupiter et Saturne s’accomodent bien de l’usage des filtres colorés. Ces planètes supportent respectivement les filtres jaune ou jaune-vert 11 %, rouge 23A 25 % et bleu 82A 73 %. Les densités plus élevées ne peuvent être utilisées que sur des télescopes d’au moins 200 mm d’ouverture en raison de la perte de luminosité qu’ils entraînent.

Les comètes

En raison de leur structure relativement fragile qui s’évapore à l’approche du Soleil et de part leur éclat, les comètes sont souvent visibles à l’oeil nu en début de soirée ou au petit matin suivant ou précédent le Soleil de quelques dizaines de degrés. Mais consultez les éphémérides pour connaître leur position exacte qui évolue relativement vite, ainsi que leur magnitude, au fil des jours.

La plupart des comètes sont accessibles aux plus petits télescopes dans lesquels elles offrent souvent un panache étendu centré autour d’un noyau brillant et diffus. C’est ici que la photographie révèle toute l’étendue du phénomène. Les comètes s'accomodent très bien de la couleur et de prises de vue au téléobjectif ou même au grand angle quand elles développent une queue sur plus de 10° ce qui n'est pas rare (qui atteignit même 118° pour la grande comète de 1861) .

A gauche, la comète de Hale-Bopp photographiée par Gerald Rhemann le 27 mars 1997. A droite, déplacement de l'astéroïde Aten 1999KW4 le 26 mai 2001. Cliquer sur l'image pour lancer l'animation (composite de 25 images exposées 3 sec chacune et séparées de 60 sec. GIF de 693 Kb). Document réalisé par Matthias Busch et Albert Heller de l'Observatoire de Starkenburg en Allemagne.

Les astéroïdes

Par leur taille réduite à quelques centaines de kilomètres pour les plus grands, les astéroïdes sont invisibles à l'oeil nu et ne sont visuellement pas différents des étoiles. Une bonne quinzaine d'entre eux sont accessibles aux petits télescopes de 60 à 130 mm d'ouverture dont Vesta qui brilla à la magnitude 6.6, Cérès de magnitude 7.4 et Pallas de magnitude 8.5. Pour les localiser, vous devez consulter les éphémérides publiées par une association d'astronomie telle le Minor Planet Center d'Harvard.

Il y a quelques années, les éphémérides étaient uniquement donnés sous forme de tables. Aujourd'hui aidé par l'informatique et des cartes en haute résolution, la plupart des éphémérides tracent la trajectoire de l'astéroïde parmi les étoiles. Certains sites spécialisés proposent des cartes d'observation à résolution plus ou moins élevée pour les localiser plus aisément. Ce n'est que par voie photographique que vous vous apercevrez que l'étoile candidate s'est déplacée au fil des heures.

Certains astéroïdes tournent sur eux-même et font l'objet de recherches intensives. Comme les comètes, on en découvre des dizaines chaque année et l'amateur peut ici apporter sa modeste contribution en découvrant de temps en temps l'un ou l'autre objet et éventuellement remporter le prix Benson. Mais cela reste un sujet difficile, peu spectaculaire, à réserver aux amateurs expérimentés.

Prochain chapitre

L'observation du ciel profond

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